活在原子時間里

另一種振蕩器利用振動原子的天然頻率，能提供更準確的結果。第一座原子鐘于1948年制成，使用氨的分子。幾年后，科學家找到方法，用銫原子造出更有效的時計。銫原子鐘內的原子局限在特殊的空間里，接受微波輻射的轟炸。輻射線會導致原子在兩種能量狀態之間來回彈動，彈動的速率則保持得非常穩定。世界各地的一流研究實驗室都有銫原子鐘，美國海軍天文臺的馬薩吉斯博士以他那批精良的時計為極大的驕傲，也算情有可原。

原子鐘出現后，我們測量時間的精確度實際上遠超過促發時鐘產生的自然界循環現象。人類一度用日晷來檢查鐘表的正確度，但現在卻反過來：這些特別精準的時鐘事實上能夠揭露地球自轉的不規則（就像馬薩吉斯說的：“地球是座爛鐘。”）。因此，在1967年，國際上對一秒鐘的定義也出現了變化。一秒鐘原本和太陽時間有關，也就是平均太陽日的1/86400。但如果一天的長度不斷變動，這個定義就有問題。現在，銫的特定同位素振動9 192 631 770次的時間長度，就等于一秒鐘。

新科技承諾未來的計時方法更能一絲不差，過去幾年才發展出來的原子噴泉鐘和離子阱鐘等裝置帶給我們希望。馬薩吉斯在美國海軍天文臺的同仁，正在開發使用銣原子的噴泉鐘，等到這項技術成熟后，銣原子鐘會比目前這群原子鐘準確五十到一百倍。另一個方法則是利用以更高頻率振蕩的元素。以鍶為例，這種元素的共鳴頻率為每秒429兆次循環。東京大學的研究人員最近宣布，他們能夠造出使用鍶的“光晶格鐘”，報時的精確度為十的十八次方之一，也就是一千兆分之一。這種時鐘過了三百億年，也只會有一秒的誤差。

原子時間并非由一座鐘或某個天文臺決定，而要靠全球的原子鐘網絡。世界各地的實驗室把原子鐘的信號輸入巴黎郊外國際度量衡局的辦公室，這里的計算機會按這些時間的權重計算出平均值（美國海軍天文臺的資料大概占平均值的百分之四十），其結果就是我們提過的世界標準時間。

不過故事還沒完：我們的時鐘也顯示出地球本身慢下來了，每年的旋轉速度都愈來愈慢。由于月球對地球及地球上的海洋拉扯的力道不平均（太陽造成的摩擦力則沒那么強），導致潮汐摩擦的力量出現，這就會減緩地球轉動，仿佛在我們旋轉的星球上踩下巨大的剎車（事實上平均下來，每年增加不到一秒鐘。在恐龍橫行地球的時代，“一天”可能只有23個小時）。我們的原子鐘如果自行其是，最后會跟太陽時間出現明顯的分歧。解決方法就是偶爾加個“閏秒”。有需要的話，到了6月底或12月底，世界標準時間就會加一閏秒，讓原子鐘的時間和地球的旋轉保持同步（也就是和平均太陽時間一致）。如果不加以修正，過幾千年，時間顯示是午夜，可是太陽卻高掛天空。閏秒的概念自1972年出現以來，已經加了23次。

并非所有人都喜歡閏秒系統。一定會有人犯錯。計算機工程師忘了在程序里加入閏秒（或輸入錯誤），重要的時鐘就會出錯。一秒鐘到底能造成什么差別？在今日的世界里，差別可大了。我們前面說過衛星導航系統就要仰賴原子鐘的信號，馬薩吉斯說，在華盛頓的緯度，差一秒鐘，定位就會差了約三百米。他問：“只因為儀器認定的位置差了三百米，就導致飛機失事，你希望看到這樣的情況嗎？”

除了閏秒，還有其他的辦法嗎？最簡單的方法就是不要閏秒，讓原子時間和太陽時間漸行漸遠。如果選擇這么做，不久之后天文學家就會發現工作非常不順利：要將望遠鏡對準正確的方向，就必須做到以地球自轉為基準算出時間，如果差了幾秒，你要研究的物體可能根本不在望遠鏡的視野內。天文學家當然找得到修正的方法，但如果差異繼續累積，普通的老百姓也會開始感到緊張。紐約客真希望隆冬的太陽早上十點鐘才升起嗎？另一個方法是讓閏秒累積成整整一個小時，大概要花六百年的時間。然后我們就加一個閏時，習慣日光節約時間的人應該習慣把手表往后調一個小時。持批評態度的人說這個做法就等于把問題暫緩幾百年，把責任推給27世紀的公民。（做出決定的國際機構是國際通信聯盟， 2005年，該聯盟在日內瓦召開會議討論了這個問題。他們的結論是：“需要更多的時間才能達成共識。”）

此類爭議的核心問題其實可追溯到中世紀。我們要仰望天上的太陽和星辰透過自然現象判斷時間，還是要低頭看機械時計硬要定義自然的時間？到目前為止，我們總能在這兩種彼此沖突的策動力之間找到微妙的平衡。

從智力的角度來看，原子鐘的確值得贊嘆，我們可能沒察覺到，每天都要靠這些鐘進行不少日常的活動。但我最喜歡的時計仍是索爾茲伯里大教堂中值得信賴的中世紀老鐘：傲然聳立了六百多年，從14世紀到現在，見證過完整的英國歷史。守鐘人普雷斯特講起歷史時，口氣中流露出對這口鐘和對國家的深厚情感。“老天啊，黑死病、南北分裂的英國內戰、玫瑰戰爭……”在他重述大鐘經歷過的里程碑時，我想到那有條不紊的嘀嗒聲：聲音柔和卻堅持不懈，渾然不覺周圍的戰爭與和平、饑荒與富足、革命和帝國。在那幾百年內，時鐘多半放在高高的鐘樓里。或許在那兒比較安全吧。“它看過克倫威爾來這里沖鋒陷陣，還好鐘在高塔里，克倫威爾也管不著，”普雷斯特的語調很狂熱，“它也看過伊麗莎白一世的船只在英吉利海峽上被敵人追趕，可憐的女皇。戰艦瑪麗羅絲號沉沒時，鐘聲滴答不止。還有近代對英國小孩來說非常刺激的故事，當福克斯想把國會炸掉時，這座鐘也沒停下來。它真的看過不少歷史逸事。”普雷斯特停下來喘了口氣，“我一直在想，制作這口鐘的人如果聽到我們說將來人類會登上月球，他們會說什么？我想他們一定會覺得咱們患上失心瘋了。”

① 幾年前我可能會寫“很多人沒戴手表就覺得自己沒穿衣服”，或效果類似的說法，但現在情況又改變了。手機液晶屏幕上的時鐘讓腕表變成多余的東西，不過這不表示腕表會完全退出流行。現在應該說，沒帶手機會讓人覺得自己沒穿衣服。